【换流阀冷却系统缺陷分析概述6500字】

换流阀冷却系统缺陷分析概述目录TOC\o"1-3"\h\u15501换流阀冷却系统缺陷分析概述 1286661.1换流站换流阀冷却系统缺陷分布情况 1139921.2换流阀冷却系统缺陷分析 220881.2.1主泵及其电源回路缺陷分析 224921.2.2冷却塔及其电源回路缺陷分析 4119621.2.3辅助设备缺陷分析 6242591.2.4喷淋泵及其电源回路缺陷分析 6238201.2.5传感器/仪表及其二次回路缺陷分析 7134951.2.6其他内冷设备缺陷分析 9320221.2.7PLC及其二次回路缺陷分析 111.1换流站换流阀冷却系统缺陷分布情况近年来，随着广东地区换流站数目的增多和设备规模的增大，换流阀冷却系统的缺陷数量也呈现上升趋势，且缺陷数量占二次专业缺陷总数量比重越来越大，换流阀冷却系统从产品质量到现场运维方面存在可提升空间。阀冷系统的缺陷取自广东地区南方电网所辖的6座换流站。自2018年1月至2019年12月的阀冷缺陷总数为422条，总的二次设备类专业缺陷共计1241条，换流阀冷却系统缺陷占比34%。如图2-1及表2-1所示，主要分为七大类缺陷：主泵及其电源回路、PLC及其二次回路、传感器/仪表及其二次回路、其他内冷设备（补水泵、过滤器、水回路等）、冷却塔及其电源回路、喷淋泵及其电源回路、辅助设备（加药、软化等设备）。其中主泵及其电源回路缺陷45条、PLC及其二次回路缺陷69条、传感器/仪表及其二次回路缺陷68条、其他内冷设备（补水泵、过滤器、水回路等）缺陷46条、冷却塔及其电源回路缺陷72条、喷淋泵及其电源回路缺陷27条、辅助设备（加药、软化等设备）缺陷89条。主要缺陷集中在PLC及其二次回路中、传感器/仪表及其二次回路、和阀外冷系统的辅助设备和冷却塔方面。图2-1换流站阀冷缺陷统计图 表2-1各站点缺陷情况一览表 （条）换流站主泵及其电源回路PLC及其二次回路冷却塔及其电源回路喷淋泵及其电源回路传感器/仪表及其二次回路其他内冷设备（补水泵、过滤器、水回路等）辅助设备（加药、软化等设备）从西换流站12318724529穗东换流站12621612711广州换流站7111137411侨乡换流站121253101218宝安换流站11161531487东方换流站2125110131.2换流阀冷却系统缺陷分析1.2.1主泵及其电源回路缺陷分析1.2.1.1主泵及其电源回路缺陷概况换流阀冷却系统中的主循环泵提供密闭循环冷却液所需动力。设过流和过热保护，故障或不能提供额定压力或流量时切换至备用泵。连续运行1-4周后将自动切换。主循环泵管路高点设置有排气阀，可手动切换。主备两台主循环泵，分别由#1站用变、#2站用变提供380V动力电源；假如一路380V动力电源在出现掉电或者缺相等故障，控制器能自动将主泵电源切换到另一路来供电，使系统维持正常运行。主泵及其电源回路缺陷统计如图2-2所示，主泵及其电源回路故障属于比较严重的故障，虽然主循环泵为冗余配置且主备两台主循环泵的动力电源相互独立，但是一旦一台主泵故障，将无法实现两台主泵间的自动切换，那么另一台主泵将会持续运转；这样虽然短期内不会影响换流阀冷却系统的运行，但是长期运行后，对主泵的损耗加剧，阀冷系统的安全运行也将存在安全隐患。2018年1月至2019年12月期间，主泵及其电源回路缺陷共计45条，占全部阀冷却系统缺陷总数的11%，相对较少，但由于其属于较为严重的故障，仍旧不可忽视。1.2.1.2主泵及其电源回路缺陷分析纵观六个换流站，其中从西换流站、侨乡换流站和宝安换流站的主泵缺陷居多；从西站：共12条主泵缺陷，其中10条为主泵漏水，1条轴承损坏，1条主泵发热（端子紧固后信号复归）；侨乡站：共12条主泵缺陷，其中2条为主泵漏水，5条为主泵漏油、油杯缺陷，3条为主泵轴承缺陷,1条主泵端子盖松动，1条逆止阀垫片丢失缺陷；宝安站：共11条缺陷，其中6条为逆止阀缺陷，2条主泵漏水缺陷，1条油杯缺陷，1条电源逆变器缺陷，1条为误报。其中穗东换流站主泵及其电源回路的缺陷仅为一条，为主泵电源接线盒接头发热，而非主泵本体故障。图2-2主泵及其电源回路缺陷统计从西换流站的主泵缺陷主要集中在主泵漏水上，在2018年主泵大修后，各极的主泵均出现了机封漏水的现象，经分析认为主要有以下两个原因：一是2018年主泵大修所采用的机封批次存在质量问题，导致在之后的两年内，各个极的主泵陆续出现漏水问题；二是主泵大修时，施工人员在主泵的拆卸装配过程中，作业不够规范，导致在安装中对机封造成了损伤，从而导致了漏水问题。从西站的轴承损坏，其实也是由于机封在有问题的状态下长期运行，导致了对轴承的损坏。侨乡换流站的主泵缺陷主要是油杯漏油和轴承损坏。侨乡站所选用的主泵是带有油杯的主泵，在为主泵泵体注油时，可以通过油杯判断泵体内油的数量，主泵不会因注油过多而渗油。但是侨乡站在阀冷建设时，主泵的底座存在问题，不够牢靠，主泵在运行过程中极易发生震动，从而导致油杯漏油甚至损坏轴承的问题。1.2.2冷却塔及其电源回路缺陷分析1.2.1.1冷却塔及其电源回路缺陷概况国内阀外冷水系统有两种冷却方式：水冷和风冷。阀外冷系统根据所处运行环境温度的不同分为水冷和风冷两种方式。广州局的换流站均位于华南地区，常年气温较高，风冷方式不能起到很好的冷却效果，故采用水冷方式进行冷却，因此会由外冷水引发部分水质缺陷。例如：冷却塔长期运行产生的结垢，漏水等问题，都是由于外冷水的水质原因，长期腐蚀所导致。冷却塔及其电源回路缺陷统计如图2-3所示。图2-3冷却塔及其电源回路缺陷统计1.2.1.2冷却塔及其电源回路缺陷分析穗东站共21条冷却塔缺陷，其中7条为皮带松动磨损缺陷，7条为冷却塔电机缺陷，5条为加热器及二次回路故障，1条为冷却塔风扇故障，1条为冷却塔底部漏水（杂物堵住漏水口导致）。从西站共24条冷却塔缺陷，其中4条冷却塔本体漏水，7条皮带缺陷，6条冷却塔风机缺陷，1条误报。此类缺陷多为冷却塔皮带磨损和冷却塔风机的缺陷。此前将齿状皮带换为了带状的皮带后，皮带的缺陷相较以往少了很多。冷却塔在迎峰度夏期间持续运转，皮带的磨损是很大的，所以皮带在采购的时候一定要把好质量关，减少皮带磨损缺陷的发生。同时现在冷却塔还有一个有待改进的地方，虽然无法在缺陷中体现，但仍需要我们关注，那就是冷却塔的噪音问题。冷却塔在运转的过程中，电机、扇叶以及皮带的联动，都会产生极大的噪音，噪音也是一种污染，所以噪声问题也要逐步引起我们的重视。我们可以逐步将现在使用的冷却塔电机和扇叶替换为静音电机和静音扇叶，目前市场上已经有了此类产品，但价格相较于普通的电机和扇叶较为昂贵，可以在对此进行可行性研究后再做定夺。1.2.3辅助设备缺陷分析1.2.3.1辅助设备缺陷概况目前换流阀冷却系统中常用的外冷设备有，空冷器、闭式冷却塔、冷水机组和自然散热装置。广东地处亚热带地区，采用闭式冷却塔作为外冷设备，闭式冷却塔适用于湿球温度不高于出水温度的环境中，对温度的控制较为精确，出水温度稳定在±0.5℃，能耗较低，但是对外冷水资源的消耗很大。为改善外冷水的水质，减缓结垢的速度，就需要在外冷水系统中加装软化水装置、加药装置、自循环过滤泵、反渗透装置等，我们把这一类设备的统称为辅助设备，他们所产生的缺陷即辅助设备缺陷。2018年1月至2019年12月期间，辅助缺陷共计89条，占全部阀冷却系统缺陷总数的21%。辅助设备的缺陷数量比较多，虽然辅助设备在整个系统中只是起到净化外冷水的作用，但是辅助设备的良好运行可以保障外冷水有一个良好的水质，能够极大的减少冷却塔盘管以及外冷水管结垢的问题，为冷却塔及外冷水管的运行维护节约大量人力物力和财力。辅助设备缺陷统计如图2-4所示。1.2.3.2辅助设备缺陷分析六个换流站中，从西站和侨乡站辅助设备缺陷居多。其中从西站共28条辅助设备缺陷。其中，11条为漏水缺陷，漏水缺陷中5条为传感器与管道连接处漏水，3条自过滤器电机机封处漏水，3条管道抱箍处漏水。4条为屏柜风扇缺陷。11条软化水系统缺陷，其中2条为补充水流量低，2条电磁阀故障，1条为抱箍松动导致树脂泄露，1条缓蚀阻垢剂液位低，5条反洗排污管有大量水排出。侨乡站共17条辅助设备缺陷，其中8条为加药器缺陷；4条为软化系统盐箱缺陷；6条为砂滤器缺陷。机封漏水的问题，同主泵机封漏水缺陷相类似，这里就不多赘述。对于侨乡站的加药装置的缺陷，多为加药泵中存在气体，导致加药泵无法将药剂吸上来，可以适当增加对该设备的运维巡视，对加药泵进行改良，加强回路的密封性。1.2.4喷淋泵及其电源回路缺陷分析1.2.4.1喷淋泵及其电源回路缺陷概况喷淋泵组作为外冷却回路的关键设备，将水抽至冷却塔并喷淋在内冷水管道上进行交换。定期或故障切换，也可手动启动。喷淋水管最低点设置排水阀以便将管道内的水排空，防止冬季停运且室外气温较低时喷淋水结冰。喷淋泵切换周期为168h。2018年1月至2019年12月期间，喷淋泵及其电源回路缺陷共计21条，占全部阀冷却系统缺陷总数的7%，缺陷占比最少，缺陷统计如图2-5所示。图2-4辅助设备缺陷统计1.2.4.2喷淋泵及其电源回路缺陷分析喷淋泵及其电源回路这一类缺陷数量最少，而且多数缺陷为电源回路及接触器等缺陷，多为端子松动所导致。喷淋泵本体的缺陷很少，这是因为喷淋泵多采用立式泵，立式泵相对比卧式泵，其喷淋泵主体为站立式结构，与同喷淋参数的卧式泵相对比，立式泵的重量相对较轻，占地面积也相对较小，而且立式泵的泵轴安装在垂直方向，轴封处不易发生漏水缺陷；而且立式泵在安装时相对容易，不需要进行精度的调整，所以故障率相对于卧式泵也会低很多。1.2.5传感器/仪表及其二次回路缺陷分析1.2.5.1传感器/仪表及其二次回路缺陷概况为防止由于阀冷系统仪表故障导致换流阀停运，对阀冷系统冷却水进阀温度、冷却水电导率、冷却水流量等重要参数监测均设冗余仪表，互为热备用，对于直接产生跳闸的传感器均设置三重化配置。冗余仪表中任意一只仪表显示值超过预警限值时立即发出报警。阀冷仪表分为五大类：压力仪表、温度仪表、流量仪表、电导率仪表和液位计。仪表冗余及故障的控制逻辑为：①对于流量、温度、压力、电导率变送器冗余，PLC判断两路输入并选择不利值上传。②冗余仪表中任意一只仪表显示值超过预警限值时即发预警信号，提醒运行人员及时处理；冗余仪表中两只仪表示值均超过跳闸限值时才发跳闸信号，防止误动。③直接作用于跳闸的内冷水传感器（进阀温度、内冷水电导率、高位水箱液位）按照三套传感器的标准进行独立冗余配置，阀冷系统的内冷水保护功能对传感器的监测数值按照“三取二”的原则进行出口跳闸；当其中有一套传感器故障时，对传感器的监测数值按照“二取二”的原则进行出口跳闸；当有两套传感器发生故障时，对传感器的监测数值按照“一取一”的原则进行出口跳闸。部分内冷的传感器和仪表直接作用于跳闸，采用了多重冗余的设计，多重冗余的设计提高了采样的精准度和正确率。同时我们也希望能够降低传感器的故障率，来进一步提高采样的精确性。2018年1月至2019年12月期间，传感器/仪表及其二次回路缺陷共计68条，占全部阀冷却系统缺陷总数的16%，缺陷统计如图2-6所示。图2-5喷淋泵及其电源回路缺陷统计1.2.5.2传感器/仪表及其二次回路缺陷分析六个换流站共计68条传感器/仪表及其二次回路的缺陷，其中从西换流站就有24条，占了总缺陷数的40%。从西换流站传感器/仪表及其二次回路的缺陷中，有8条电导率传感器缺陷，其中主要为传感器本体故障（6条），仅有两条为变送器及其二次回路故障导致电导率采样不准确；有6条压差表缺陷，均为压差表本体故障；有4条温度传感器缺陷，其中3次为温度传感器本体故障，1次为变送器二次回路问题。纵观六个换流站所有的传感器/仪表的缺陷，阀外冷系统中传感器/仪表的缺陷率明显高于内冷水的传感器/仪表的缺陷率。内冷传感器和外冷传感器所处环境最大的区别就是水质的差别，外冷水的水质相比内冷水，电导率高且多杂质，外冷水中富含的铝离子、镁离子、钙离子等。外冷水的腐蚀性比内冷水要高，所以传感器在外冷水中的故障率会偏高。可以通过改善外冷水水质或者外冷水传感器的材料来降低外冷水传感器的故障率。图2-6传感器/仪表及其二次回路缺陷统计1.2.6其他内冷设备缺陷分析1.2.6.1其他内冷设备缺陷概况阀内冷却回路除了主循环泵，还有主过滤器、电加热器、脱气罐、高位水箱、去离子回路、补给水回路、主管道及连接件等主要设备。阀内冷设备作为直接对阀塔降温的关键设备，对其运行的稳定性具有较高的要求。2018年1月至2019年12月期间，其他内冷设备缺陷共计46条，占全部阀冷却系统缺陷总数的11%，缺陷统计如图2-7所示。总体来看，近两年广州局其他内冷设备的缺陷较少，但由于设备直接与阀塔降温相关，若内冷设备发生重大缺陷，有可能引起内冷回路中各传感器的数据波动，并且上送至控制系统CPU，极易引起直流跳闸，所以内冷设备的缺陷不容忽视。图2-7其他内冷设备缺陷统计1.2.6.2其他内冷设备缺陷分析六个换流站中其他内冷设备缺陷共计46条，其中侨乡站其他内冷设备缺陷最多，共计13条。其中有7条缺陷为去离子回路过滤器滤芯堵塞所导致的压力低报警；有6条缺陷为离子交换器内树脂失效所导致的电导率传感器报警。其他内冷设备的缺陷主要集中在去离子回路和离子交换器上，可以通过加强运维巡视以及缩短检修周期来避免此类缺陷的发生。针对去离子回路过滤器滤芯堵塞的缺陷，可以让运行人员加强对去离子回路水压力的巡视，当发现去离子回路水压力相较之前偏低时，即可通知检修人员，提前做好更换滤芯的工作，预防过滤器堵塞缺陷的发生，同时随着换流站运行时间的增加，内冷水也是长期运转，其电导率也会逐年变化，可以根据各站点内冷水循环的时间长短，对各站点的去离子回路设备制定对应的运维策略表，并且随着运行年份的增加，对各站点运维策略表进行动态调整：内冷水循环年份越久，相应缩短运维检修的周期，对内冷水进行全部更换后，再重置运维检修的时间周期。1.2.7PLC及其二次回路缺陷分析1.2.7.1PLC及其二次回路缺陷概况阀冷系统的典型工艺有：水风、水汽、水风汽，广州局所采用的主要为水汽设计工艺。阀冷控制系统由内冷直流控制电源、外冷直流控制电源、控制系统CPU、阀冷系统控制柜、控制屏和I/O模块组成。阀内冷控制系统配有两套CPU，两套CPU之间通过光纤进行信息的同步及状态的交换，同时两套CPU分别安装在不同的柜内，实现CPU及I/O模块的冗余以及电源的独立配置。CPU与I/O模块通过profibus总线实现数据传输。控制逻辑主要为冗余输入；设备传感器重要信号三取二，普通信号二取一（包含仪表取值、仪表超差、变送器故障判断）；通过HMI控制面板实现设备状态处理、仪表维护投入控制、双电源切换控制、电加热器控制、主循环泵控制、内冷辅助设备控制、液位检漏观察、空气冷却器控制、喷淋泵控制、冷却塔控制和水处理控制。阀冷的保护主要有主循环泵保护、进阀压力保护、进阀温度保护、液位保护、泄漏保护、电导率保护和控制系统故障保护，保护逻辑的原则是冗余原则。2018年1月至2019年12月期间，PLC及其二次回路缺陷共计69条，占全部阀冷却系统缺陷总数的17%，缺陷统计如图2-8所示。图2-8PLC及其二次回路缺陷